本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土及其制备方法。
背景技术：
1、磷石膏是湿法磷酸生产过程中，排放量较大的工业固体副产物，每生产1吨磷酸产生约5吨磷石膏。随着磷肥工业的快速发展，全球每年磷石膏排放量超2亿吨，堆存量已超过60亿吨。在我国每年磷石膏排放量高达7500万吨，磷石膏的累计排放量已超过8.3亿吨，然而其综合利用率只有45.3％。磷石膏的主要成分是caso4·2h2o，又称二水石膏或生石膏，也是天然石膏的主要成分；同时因其组分中含有一定量的不同形态的磷，故称“磷石膏”。磷石膏中含有氟、磷、有机物及重金属等众多杂质，同时磷石膏极大的堆存量和露天堆放的方式，占用大量土地资源并加重环境负担。
2、随着道路交通运输量的迅速增长，路基路面工程的病害增多，路基病害处理时普遍存在差异沉降、软土地基处理等问题，亟需同时满足强度和经济性要求的填筑材料。泡沫轻质土作为一种新型建筑材料，因其具有轻质性、密度和强度可调节性、高流动性、自立性等优良特性，可以很好地控制路基沉降、减少施工成本和降低后期养护运营成本，被广泛应用于公路路基回填、挡土墙台背回填等工程领域。既有实际工程中，泡沫轻质土往往是以水泥为主体材料，掺量较大，存在污染重、能耗高等问题。采用磷石膏作为泡沫轻质土的主体材料，既减少了胶凝材料用量，又实现了磷石膏的资源化利用，具有显著的经济效益和社会效益。
3、在这种背景下，优化磷石膏在产品应用中的消耗量，进一步扩充应用范围，显得非常重要和迫切。针对磷石膏工程特性，深入研究磷石膏作为掺料，在泡沫轻质土中的应用技术，解决高速公路建设地材料匮乏以及磷石膏的规模化使用问题，具有非常显著的经济社会和环境效益，既能节约工程成本，又可以保护生态环境，同时对于高速公路工程建设品质的提升具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土及其制备方法。
2、具体而言，本发明采用如下技术方案：
3、本发明一方面提供一种大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其原料包括如下重量份的组分：磷石膏15～80份，矿渣粉20～85份，熟石灰0.5～4份，水60～82份，泡沫4～16份。本发明提供的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，使用后可大幅度降低施加在地基上的荷载，有效地处理公路路基沉降、桥头跳车等公路建设难题；不仅可以解决磷石膏规模化使用问题，还可解决公路建设地材料匮乏问题；既能减少二次污染，又节省了大量能源和成本，对大规模低成本无害化利用磷石膏具有重要意义。
4、本申请发明人经大量实验发现，在磷石膏水泥泡沫轻质土中上述磷石膏的用量无法超越65％，因为磷石膏中的氟、磷、有机物无法去除干净，而这些物质是对水泥水化有阻碍作用的，是对水泥产生破坏的，因而想要追求更高掺量，就要选择一种不受杂质影响或影响较小的胶凝材料。而矿渣粉是一种潜在的胶凝材料，而且与磷石膏混合成材料不具有缓凝现象，因此本发明提供了一种不含水泥的高性能大掺量磷石膏矿渣粉泡沫轻质土。
5、作为优选，磷石膏65～80份，矿渣粉20～35份，熟石灰1.5～2份，水61～81份，泡沫8～10份。本发明中，采用上述原料组成及优选用量的优选方案可以提升磷石膏的用量，更充分利用磷石膏，所得大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土性能优异。
6、作为优选，所述大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土中，所述磷石膏的级配方式为：粒径在1.18mm～0.6mm的通过率为96％～99％，粒径在0.6mm～0.3mm之间的通过率为94％～97％，粒径在0.3mm～0.15mm之间的通过率为93％～96％，粒径在0.15mm～0.075mm之间的通过率为86％～90％。本发明中，采用上述磷石膏级配方式的方案可以使磷石膏和矿渣粉在拌和过程中的粘结作用更加充分。
7、作为优选，以磷石膏和矿渣粉的总质量为100％计，磷石膏的掺量为65％～80％，矿渣粉20％～35％。
8、进一步优选，熟石灰的质量与磷石膏和矿渣粉的总质量之比为1.5～2：100。
9、进一步优选，水的质量与磷石膏和矿渣的总质量之比为61～72:100；泡沫的质量与磷石膏和矿渣的总质量之比为9～10:100。本发明中，通过对熟石灰和水的质量比加以上述优化，可以更有效增加大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土的抗压强度。
10、作为优选，所述大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土的流值为150～210mm，湿密度为650～890kg/m3，28d抗压强度为0.6～2.5mpa。
11、进一步优选，所述泡沫由发泡剂与水按比例混合后采用高压空气法发泡制得，所述发泡剂与水的质量比为40～50:1。
12、进一步优选，所述发泡剂的ph为7.5～8.5，泌水率为71％～82％，沉降距为35～40mm。
13、本发明另一方面还提供上述大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土的制备方法，包括如下步骤：
14、1)按重量份准备原料：磷石膏15～80份，矿渣粉20～85份，熟石灰0.5～4份，水60～85份，泡沫4～16份；
15、2)将磷石膏与30～40％重量的水混合搅拌3～5min，得浆体1；将矿渣粉、熟石灰和剩余重量的水混合搅拌3～5min，得浆体2；
16、3)将所述浆体1和所述浆体2进行混合，搅拌3～5min；然后加入泡沫搅拌1～2min，得到泡沫轻质土；
17、4)将泡沫轻质土进行浇筑成型。
18、本发明的有益效果至少在于：
19、(1)本发明提供的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，使用后可大幅度降低施加在地基上的荷载，有效地处理公路路基沉降、桥头跳车等公路建设难题；
20、(2)解决磷石膏规模化使用问题和公路建设地材料匮乏问题；
21、(3)本发明所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土既能减少二次污染，又节省了大量能源和成本。
1.一种大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，原料包括如下重量份的组分：磷石膏15～80份，矿渣粉20～85份，熟石灰0.5～4份，水60～82份，泡沫4～16份。
2.根据权利要求1所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，磷石膏65～80份，矿渣粉20～35份，熟石灰1.5～2份，水61～81份，泡沫8～10份。
3.根据权利要求1或2所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，所述磷石膏的级配方式：粒径在1.18mm～0.6mm的通过率为96％～99％，粒径在0.6mm～0.3mm之间的通过率为94％～97％，粒径在0.3mm～0.15mm之间的通过率为93％～96％，粒径在0.15mm～0.075mm之间的通过率为86％～90％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，以磷石膏和矿渣粉的总质量为100％计，磷石膏的掺量为65％～80％，矿渣粉20％～35％。
5.根据权利要求4所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，熟石灰的质量与磷石膏和矿渣粉的总质量之比为1.5～2：100。
6.根据权利要求5所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，水的质量与磷石膏和矿渣的总质量之比为61～72:100；泡沫的质量与磷石膏和矿渣的总质量之比为9～10:100。
7.根据权利要求1-6任一项所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，所述大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土的流值为150～210mm，湿密度为650～890kg/m3，28d抗压强度为0.6～2.5mpa。
8.根据权利要求1-7任一项所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，所述泡沫由发泡剂与水按比例混合后采用高压空气法发泡制得，所述发泡剂与水的质量比为40～50:1。
9.根据权利要求8所述的大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土，其特征在于，所述发泡剂的ph为7.5～8.5，泌水率为71％～82％，沉降距为35～40mm。
10.权利要求1-9任一项所述大掺量磷石膏矿渣粉基泡沫轻质土的制备方法，包括如下步骤：
